Особенности первичной структуры цитотоксина MARTX нетоксигенных штаммов Vibrio Cholerae разных серогрупп

Целью исследования явился сравнительный биоинформационный анализ продуктов трансляции генов rtxa штаммов V. Cholerae разных серогрупп, выделенных от больных и из объектов окружающей среды. Материалы и методы. Использовано 32 штамма из коллекции Ростовcкого противочумного института. Секвенирование ДНК проводили на платформе Miseq (Illumina), для анализа и идентифицации генов использовали программы BioEdit 7.2.5, BLASTN 2.2.29, Blastp, Vector NTI Advance 11. Результаты и обсуждение. Гены rtxa изученных штаммов представлены множеством аллелей. AlignX-анализ продуктов их трансляции позволил разделить 32 белка на три отдельных кластера. Первый включал близкие прототипу белки штаммов О1 и неО1/неО139, второй – только неО1/неО139, третий – О139. Blastp-анализ показал, что белки первого кластера сохранили все характерные для MARTX домены – ACD (актин-связывающий), RID (инактивирующий ГТФазу), CPD (цистеиновой протеазы) и ABH (альфа-бета гидролаз), что свидетельствует о вероятности проявления ими типичной активности. У трех штаммов обнаружен новый домен Hia (предполагаемого фактора адаптации). В белках второго кластера отсутствовал ACD, но сформировался дополнительный RID; в двух из них отсутствовал и ABH, но у одного появился домен VIP2 (модификатора G-актина), а у второго – Hia. Эти данные согласуются с предположением J. Dolores, K.J.F.Satchell (2013) о возможном «преображении» актимодулятора MARTX в токсины с иными механизмами действия. Белки вибрионов О139 серогруппы имели все специфичные домены, кроме ACD. Для ряда выявленных нами измененных белков в NCBI найдены полные гомологи, принадлежащие штаммам из других регионов мира. Присутствие сходных детерминант в геномах штаммов различного происхождения указывает на неслучайный характер их сохранения. Не исключено, что отдельные штаммы «специально» изменяют эти гены либо полностью выключают синтез высокомолекулярного токсина в целях энергосбережения.

1. Левченко Д.А., Кругликов В.Д., Архангельская И.В., Ежова М.И. Анализ динамики выделения штаммов холерных вибрионов из объектов окружающей среды на территории Российской Федерации с 1989 по 2016 гг. с помощью авторской гис. Вестник Пермского университета. Серия: Биология. 2017; 1:112–7.

2. Монахова Е.В., Архангельская И.В. Холерные вибрионы нео1/нео139 серогрупп в этиологии острых кишечных инфекций: современная ситуация в России и в мире. Проблемы особо опасных инфекций. 2016; 2:14–23. DOI: 10.21055/0370-1069-2016-2-14-23.

3. Монахова Е.В., Писанов Р.В., Титова С.В., Ежова М.И., Иванов С.А. Вариабельность генов cef токсигенных и нетоксигенных штаммов Vibrio cholerae о1. Проблемы особо опасных инфекций. 2017; 4:50–5. DOI: 10.21055/0370-1069-2017-4-50-55.

4. Титова С.В., Москвитина Э.А., Кругликов В.Д., Самородова А.В., Тюленева Е.Г., Монахова Е.В., Писанов Р.В., Водопьянов А.С., Архангельская И.В., Иванова С.М., Ковалева Т.В., Водопьянов С.О. Холера: оценка эпидемиологической обстановки в мире и России в 2006–2015 гг. Прогноз на 2016 г. Проблемы особо опасных инфекций. 2016; 1:20–7. DOI: 10.21055/0370-1069-2016-1-20-27.

5. Dolores J.S., Agarwal S., Egerer M., Satchell K.J.F.Vibrio cholerae MARTX toxin heterologous translocation of beta-lactamase and roles of individual effector domains on cytoskeleton dynamics. Mol. Microbiol. 2015; 95(4):590–604. DOI: 10.1111/mmi.12879.

6. Dolores J., Satchell K.J.F. Analysis of Vibrio choleraegenome sequences reveals unique rtxA variants in environmental strains and an rtxA null-mutation in recent altered El Tor isolates. MBio2013; 4(2):e00624. DOI: 10.1128/mBio.00624-12.

7. Gavin H.E., Satchell K.J.F. MARTX toxins as effector delivery platforms. Pathog. Dis. 2015; 73(9):ftv092. DOI: 10.1093/femspd/ftv092.

8. Hoiczyk E., Roggenkamp A., Reichenbecher M., Lupas A., Heesemann J. Structure and sequence analysis of YersiniaYadA and Moraxella UspAs reveal a novel class of adhesins. EMBO J. 2000; 19(22):5989–99. DOI: 10.1093/emboj/19.22.5989.

9. Kachwamba Y., Mohammed A.A., Lukupulo H., Urio L., Majigo M., Mosha F., Matonya M., Kishimba R., Mghamba J., Lusekelo J., Nyanga S., Almeida M., Li S., Domman D., Massele S.Y., Stine O.C. Genetic characterization of Vibrio cholerae O1 isolates from outbreaks between 2011 and 2015 in Tanzania. BMC Infect. Dis. 2017; 17(1):157. DOI: 10.1186/s12879-017-2252-9.

10. Kudryashov D.S., Durer Z.A.O., Ytterberg A.J., Sawaya M.R., Pashkov I., Prochazkova K., Yeates T.O., Loo R.R., Loo J.A., Satchell K.J., Reisler E. Connecting actin monomers by iso-peptide bond is a toxicity mechanism of the Vibrio choleraeMARTX toxin. Proc. Natl. Acad. Sci. USA.2008; 105(47):18537–42. DOI: 10.1073/pnas.0808082105.

11. Olivier V., Salzman N.H., Satchell K.J.F. Prolonged colonization of mice by El Tor O1 depends on accessory toxins. Infect. Immun. 2007; 75(10):5043–51. DOI: 10.1128/IAI.00508-07.

12. Satchell K.J.F. Multifunctional-autoprocessing repeats-intoxin (MARTX) Toxins of Vibrios. Microbiol. Spectr. 2015;3(3). DOI: 10.1128/microbiolspec.VE-0002-2014.